Interaktion zwischen Metronidazol und parodontopathogenen Bakterien im Zusammenhang mit KB Zellen

摘要

Die Bakterien Actinobacillus actinomycetemcomitans und Porphyromonas gingivalis werden im Zusammenhang mit aggressiven und schweren chronischen Parodontitiden gesehen. Sie verfügen über die Fähigkeiten der Adhärenz und Invasion an bzw. in Epithelzellen. Der Aufenthalt innerhalb des zellulären Kompartiments schützt die Bakterien vor der Eliminierung durch die Immunabwehr des Wirtes und vor der keimabtötenden Wirkung antibakterieller Medikamente. In der Pathogenese parodontaler Erkrankungen spielen bei den Wechselwirkungen zwischen Wirtszellen und Bakterien auch Zytokine, zelluläre Botenstoffe, eine wichtige Rolle, da sie sowohl inflammatorische als auch antiinflammatorische Wirkungen aufweisen. Die Beeinflussung der Zytokinfreisetzung durch Medikamente könnte ein wichtiger Schritt bei der Entwicklung von neuen Behandlungsstrategien bei parodontalen Erkrankungen sein. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, verschiedene Interaktionen zwischen dem in der Parodontitistherapie etablierten Medikament Metronidazol und parodontopathogenen Bakterien im Zusammenhang mit Epithelzellen im Rahmen einer In-vitro-Studie zu untersuchen. Dabei sollte die Wirkung des Metronidazols auf freie, adhärente und invasive Bakterien im Hinblick auf die Problematik der chronischen Parodontitis, bei der invasive parodontopathogene Bakterien eine Rolle spielen, untersucht werden. Im Rahmen der Untersuchungen war auch von großem Interesse, ob und in welchem Ausmaß Metronidazol sowie parodontopathogene Bakterien die Freisetzung von Zytokinen aus KB-Zellen hemmen oder fördern. Sämtliche Versuche wurden an sogenannten KB-Zellen durchgeführt. Dabei handelt es sich um Epithelzellen einer permanenten Zellreihe. Als Bakterienstämme wurden Actinobacillus actinomycetemcomitans Y4 sowie Porphyromonas gingivalis ATCC 33277 verwendet. Die Untersuchungen an den KB-Zellen wurden mit jeweils drei verschiedenen Einwirkzeiten durchgeführt: 1 h, 6 h und 18 h. In einem ersten Versuch wurden zunächst die Zellen für eine Stunde mit Metronidazol inkubiert, nach Waschschritten wurden die Zellen mit den Bakterien infiziert. Die Inkubation erfolgte in allen Versuchen mit folgenden Metronidazolkonzentrationen: 0,25 MHK, 10 µg/ml und 100 µg/ml. Im zweiten Versuch wurden die Bakterien eine Stunde lang mit Metronidazol versehen und anschließend die Zellen mit den Bakterien infiziert. Im letzten Versuch erfolgte die Zugabe des Metronidazols zu den Zellen zum Zeitpunkt der Infektion. Anschließend wurden freie, adhärente und invasive Bakterien angezüchtet sowie der Zellüberstand im ELISA-Verfahren auf die Konzentration verschiedener Zytokine untersucht. Die durchgeführten Versuche haben gezeigt, dass Metronidazol selbst in der Konzentration von 100 µg/ml keine keimabtötende Wirkung auf die Bakterien in Kontakt mit KB-Zellen hatte. Es konnten nur geringe Wirkungsunterschiede bei freien, adhärenten oder invasiven Bakterien evaluiert werden. Die Inkubation der Zellen mit Metronidazol führte zu einer erhöhten Freisetzung von IL-8. Bei allen Versuchsreihen mit A. actinomycetemcomitans wurde IL-8 nach 6 h und 18 h in erhöhten Konzentrationen (bis 400 pg/ml) nachgewiesen, wobei ein Zusammenhang mit der Metronidazolkonzentration bestand. Nach Infektion mit P. gingivalis wurde IL-8 nur nach Zugabe zum Infektionszeitpunkt und bei einer Metronidazolkonzentration von 100 µg/ml detektiert. IL-1ß, IL-6 und TNF-a konnten nie nachgewiesen werden. Die Konzentrationen von TGF-ß1 waren kurzzeitig nach Zugabe des Metronidazols leicht erhöht, ein eindeutiges Ergebnis konnte jedoch nicht erzielt werden. Aus den Ergebnissen der vorliegenden Arbeit kann geschlussfolgert werden, dass die Interaktion zwischen Bakterien und KB-Zellen Einfluss auf die keimabtötende Wirkung von Metronidazol hat. Aufgrund der Tatsache, dass weder A. actinomycetemcomitans noch der zuvor sensibel getestete P. gingivalis durch Metronidazol eliminiert wurde, sollte die Verwendung von Metronidazol bei der Behandlung von aggressiven bzw. schweren chronischen Parodontitiden kritisch bewertet werden. Die erhöhte IL-8-Freisetzung könnte die unspezifische Immunantwort stimulieren.